Program Archive of the Ortvay Seminar Series 2015 Fall

2015. szeptember 3., csütörtök, 14:00-kor (szokásostól eltérő időpont !)

Daniel N. Baker (Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado Boulder, USA)

"Particles and Fields in the Solar System"

Kivonatos ismertetés:

Even before the official dawn of the Space Age - that is, before the launch of the Sputnik and Explorer spacecraft in 1957-1958 - many investigators around the world were engaged in space physics research. Using sounding rockets to get to the fringes of outer space, early researchers made pioneering observations of the Sun and Earth's upper atmosphere. This talk will recount some of the earlier history of contributions to Sun-Earth ("solar terrestrial") studies. A principal focus of the talk will be the modern studies of energetic particles and electromagnetic fields in Earth's cosmic neighborhood. From a rather personal perspective, my Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) has been playing an increasingly prominent role in forefront studies of Earth's "magnetosphere" and LASP researchers are using this core terrestrial knowledge to advance planetary and astrophysical understanding as well. Moreover, study and understanding of the space environment of Earth is absolutely essential for our knowledge of "space weather" which represents a major threat to our modern technological society. The presentation will address all these aspects and will conclude with a look forward to future solar system programs and opportunities.
 
Az előadóról:
Daniel Baker az Asztrofizikai és Bolygótudományi Tanszék professzora Boulderben, Coloradoi Egyetemen, egyben ugyanott a Laboratory for Atmospheric and Space Physics igazgatója. Kutatóként az űr-időjárás diszciplina egyik megalapozója és neves művelője, fő kutatási területe a nagyenergiájú részecskék szerepe a földi sugárzási övekben és Nap-napszél-magnetoszféra rendszerben.

2015. szeptember 24., csütörtök, 15:00-kor

Kocsis Bence (ELTE, Atomfizika Tanszék)

„Csillagokból és fekete lyukakból álló folyadékkristály a galaxisok közepén"

Kivonatos ismertetés:

A galaxisok közepén megfigyelt szupermasszív fekete lyuk közelében a legsűrűbb a csillagok eloszlása az Univerzumban. A Tejút közepén nemrégiben érdekes struktúrákra derült fény: a gömbszerű halmaz belsejében található masszív csillagok korongokat alkotnak. Az előadásban megmutatom, hogy ezen struktúrák a kondenzált anyagok fizikájából ismert módszerek segítségével magyarázhatók. A csillagok közti gravitációs kölcsönhatás hosszú időskálán megfeleltethető a folyadékkristályok között ható kölcsönhatásnak, ami fázisátalakuláshoz vezet. Csillagokból és fekete lyukakból álló korongok gyakoriak lehetnek a galaxisok közepén, amik a LIGO és VIRGO számára észlelhető leggyakoribb gravitációshullám forrásokat hozhatják létre.

 


2015. október 1., csütörtök, 15:00-kor

Dóra Balázs (BME, Fizikai Intézet, Elméleti Fizika Tanszék)

„Floquet topológikus szigetelők"

Kivonatos ismertetés:

A topologikus szigetelők egy olyan különleges anyagcsaládba tartoznak, melyek tömbi része szigetelő, de felületi vagy élállapotaik fémesek, melyek védettek a visszaszórással szemben. Ez különleges sávszerkezetükből ered, mely topologiai védelmet biztosít. A sávszerkezet megváltoztatására irányuló hagyományos módszereken túl az időfüggő perturbációk alkalmazásával szintén topologiai átalakulást lehet létrehozni. Előadásomban áttekintem a topologikus szigetelők főbb jellemzőit, majd a Floquet topologikus szigetelők állandósult állapotának vizsgálata révén bemutatom, hogyan lehet elektromágneses térbe helyezett anyagok topologikus tulajdonságait megváltoztatni.


2015. október 8., csütörtök, 15:00-kor

Fáth Gábor (Morgan Stanley, Budapest)

„Kvantitatív pénzügyek"

 

Kivonatos ismertetés:

A befektetési bankok világszerte, köztük Magyarországon is, nagy számban foglalkoztatnak kvantitatív képzettséggel, háttértudással rendelkező munkatársakat, sok esetben fizikusokat. Feladatuk a bankok szolgáltatásainak kvantitatív eszközökkel való támogatása, a pénzügyi iparban felmerűlő komplexitás kezelése, optimizálása, a kockázatok minimalizálása. Tevékenységük erősen alkalmazásorientált, de sok esetben nem nélkülözi a tudományos kutatásban megszokott intellektuális kihívásokat, a matematikai módszerek szépségét, a számítástechnikai algoritmusok és eszközök alapos ismeretét, az üzleti folyamatok, termékek, piacok mély megértését. Az előadás példákon keresztül mutatja be azokat a fontos területeket, ahol ezek a "kvantok" a bankok és ügyfeleik számára jelentős értéket képesek generálnak, legyen szó derivatívák árazásáról, kockázatok számszerűsítéséről és fedezéséről, kereskedési algoritmusok kidolgozásáról, folyamatok optimalizálásáról vagy éppen technológiai kihívások kezeléséről. 

 


2015. október 15., csütörtök, 15:00-kor

Ulrike Feudel (Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment Carl von Ossietzky University Oldenburg, Oldenburg, Germany)

"Harmful algal blooms: combining excitability, competition and hydrodynamic flows"

Kivonatos ismertetés:

Harmful algal blooms (HABs) are rare events which are characterized by a sudden large abundance of potentially toxic plankton species which can alter the dynamics of the whole ecosystem. Since as a consequence of climate change, the frequency of HABs is increasing, there is a strong need in understanding the possible causes for such bloom events. The phenomenon itself will be introduced and possible essential factors for the emergence of HABs will be discussed.

To develop a model which mimics basic properties of HABs and includes different environmental and biological factors we use ideas which are inspired by neuron dynamics describing a neuronal excitation. In neurons, this excitation is a result of an interplay between an activator and an inhibitor leading to the formation of a neuronal pulse. For HABs the activator is the phytoplankton – the plants of the ocean – forming the pulse-like bloom, while the inhibitor is the zooplankton grazing on phytoplankton. While many models of HABs focus on the growth of a single species, we discuss the emergence of such blooms from the perspective of plankton communities. This involves the competition between toxic and non-toxic species as well the preference of grazing zooplankton for certain species. We show how the interplay of the competition and environmental factors like increasing nutrient input result in a sudden growth of toxic species. Our models based on experiments reflect several features of HABs in nature.

Hydrodynamic flows are also important determinants for the emergence and the spread of HABs in the real ocean. Analzying data from observations in the Southern California Bight we demonstrate, that particularly mesoscale hydrodynamic vortices are of crucial importance for the spread of HABs. Moreover, such vortices can lead to heterogeneous dominance patterns of different plankton species in the ocean. We illustrate the mechanism of the emergence of spatially localized HABs using a simplified kinematic flow giving rise to appearing and disappearing vortices.


2015. október 22., csütörtök, 15:00-kor

Penc Karlo (MTA Wigner FK SZFI, Elméleti Szilárdtestfizikai Osztály)

„Topologikus állapotok mágneses szigetelőben"

 

Kivonatos ismertetés:

A kvantumos Hall-effektus felfedezése mérföldkőnek számított a modern szilárdtestfizikában. Többek között rávilágított arra, hogy a mágneses tér az elektronokat nem triviális tulajdonságokkal ruházza fel, amelynek következménye a topologikusan védett élállapotok kialakulása a minta szélein és végül a kvantált Hall vezetőképesség. Azóta a kutatókat izgatta, hogy lehetséges-e hasonló védett élállapotokat létrehozni bozon gerjesztésekkel, mint például fotonokkal, fononokkal vagy magnonokkal. Az előadásban tárgyaljuk a Sr2Cu(BO3)2 Mott szigetelőt, melynek alapállapotában a réz ionok spinjei összefonódott szingulett párokat alkotnak. Alacsony mágneses térben a rendszer gerjesztések hasonló topologikus tulajdonságokat öltenek, mint az elektronok a kvantumos Hall-efektusban: a minta szélein topologikusan védett élállapotok jelennek meg, melyek hozzájárulnak a Hall-effektus kialakulásához. Mivel a jelenségért felelős gerjesztések nem hordoznak elektromos töltést, de energiával rendelkeznek, a Hall-áram valójában a gerjesztések hőárama.


2015. november 5., csütörtök, 15:00-kor

Iglói Ferenc (MTA Wigner FK SZFI, SZTE Elm. Fiz. Tsz.)

„Végtelenül rendezetlen kvantumos fázisátalakulások"

Kivonatos ismertetés:

Kvantumos fázisátalakulások T=0 hőmérsékleten következnek be, amikor egy paraméter (pl. külső mágneses tér) hangolásakor a rendszer alapállapota éles változást mutat. A kvantumos fázisátalakulásokat kísérő szingularitások a rendszerek alacsonyhőmérsékletű tulajdonságaira is komoly hatással vannak. A mintába befagyott (időfüggetlen) rendezetlenség, mely minden valós anyag elkerülhetetlen velejárója, a fázisátalakulások tulajdonságait drasztikusan megváltoztathatja. Bizonyos esetekben a rendezetlenség által generált kritikus fluktuációk a fázisátalakulás tulajdonságait teljes mértékben meghatározzák, melyet így végtelenül rendezetlennek nevezünk. Végtelenül rendezetlen fixpont írja le, többek között bizonyos rendezetlen kvantumos mágnesek kritikus viselkedését is, mely rendszerek prototípusa a kvantumos Ising-modell véletlen csatolásokkal. A fenti modell kritikus tulajdonságai aszimptotikusan egzaktul vizsgálhatók egy speciális renormálási csoport módszer segítségével.

Előadásunkban a kritikus jelenségek problémáinak rövid áttekintése után a rendezetlen kvantumos Ising-modell renormálási csoport vizsgálatát ismertetjük. A szokásos kritikus jellemzők mellett szólunk az összefonódási entrópiáról, a paramágneses fázisban fellépő dinamikai (un. Griffiths-féle) szingularitásokról, valamint a hosszú-hatótávolságú kölcsönhatás szerepéről is.


2015. november 12., csütörtök, 15:00-kor

Vincze Miklós (ELTE-MTA, Elméleti Fizika Kutatócsoport) 

„Klíma-motivált dinamikai rendszerek kísérleti vizsgálata a Kármán-laboratóriumban"

Kivonatos ismertetés:

A hidrodinamikai hasonlóság elvének köszönhetően az oldalirányú hőmérsékletkülönbség által hajtott áramlás egy laborléptékű, forgatott, sekély folyadékrétegben meglepően jól modellezi a mérsékelt öv éghajlatát. A sűrűségkülönbség-hajtotta alábukó áramlás megfeleltethető egy légköri, ún. Hadley-cellának, melyben a forgatás miatt ébredő Coriolis-erő eltérítő hatása ciklonális és anticiklonális örvényeket kelt, melyek a szó szigorú, áramlástani értelmében is hasonlóak a légkörben megfigyelt áramlásokhoz. Az ilyen laboratóriumi elrendezésekben végzett kísérleti vizsgálatok (melyek a hőmérséklet- és sebességmezők infravörös felvételekkel, ill. jelzőrészecske-követő eljárásokkal történő feltárásán alapulnak) kitűnően kiegészítik a numerikus globális légkörzési modellekkel (Global Circulation Model, GCM) végzett kutatásokat, s épp ezért szerte a világon aktív kutatások tárgyát képezik. Az ELTE Fizikai Intézet Kármán Laboratóriuma és a cottbusi Brandenburgi Műszaki Egyetem (Brandenburgische Technische Universitaet, BTU) azon kevés európai intézmények közé tartoznak, ahol ilyen vizsgálatok lehetségesek. Az itt végzett kísérleteink lehetővé tették többek között, hogy a meteorológiai előrejelzésekhez használt számítógépes módszereket és algoritmusokat validálhassuk és - megfelelő felskálázással - finomhangolhassuk azokat, hozzájárulva az előrejelzések pontosításátához. Jelenleg zajló vizsgálataink - melyeknek előzetes eredményei bemutatásra kerülnek - arra fókuszálnak, hogy egy lassú, "klímaváltozás"-szerű időbeli változás az áramlásokat hajtó hőmérsékleti peremfeltételekben miképpen módosítja a "modell-időjárás" változékonyságát és előrejelezhetőségét egy ilyen rendszerben. Egy ilyen nem-stacionárius folyamatban (nem-ergodikus rendszeren) akkor nyerhetők megfelelő statisztikák, ha sok kísérletet (egy ensemble-t) futtatunk ugyanazon időfüggő "éghajlati" gerjesztés melett. Folyamatban lévő kísérleteink célja, hogy kísérletileg is megmutassuk, hogy ugyanazon (de legalábbis nagyon hasonló) gerjesztés mellett a ténylegesen megvalósuló időjárási (hőmérsékleti) idősorok nagyon különbözőek lehetnek; ez a tapasztalat óvatosságra int, hiszen a valódi földi éghajlatban csak egyetlen realizációt figyelhetünk meg, melynek időbeli átlagai és egyéb statisztikai mérőszámai (a nem-ergodicitás miatt) markánsan eltérhetnek az ensemble sokaságra számított hasonló értékektől.


2015. november 19., csütörtök, 15:00-kor

Sólyom Jenő (ELTE, Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék)

„Hogyan írjunk helyesen magyarul a fizikáról"

Kivonatos ismertetés:

A nyár végén jelent meg az Akadémiai Kiadónál A magyar helyesírás szabályai legújabb, tizenkettedik kiadása. Bár a változások aprónak tűnnek, érintik a fizika szakszavait is. Ha követni akarjuk a szabályokat, akkor atommag-fizikai helyett atommagfizikait, kvantumelektrodinamika helyett kvantum-elektrodinamikát, infravörösspektroszkópia helyett infravörös-spektroszkópiátkell írni. A változások okának bemutatásán túl megpróbálom sorra vennia fizikai tárgyú, magyar nyelvű cikkekben, értekezésekben rendszeresen előforduló, tipikus helyesírási hibákat, illetve az angol vagy német nyelvű szövegekből átvett szakkifejezések helyes magyar alakja megtalálásának a nehézségeit.


2015. november 26., csütörtök, 15:00-kor

Pásztor Gabriella (ELTE, Atomfizikai Tanszék)

„Merre tovább, LHC? A Standard Modellen innen és túl a Nagy Hadronütköztetővel"

Kivonatos ismertetés:

A Nagy Hadronütköztető (LHC) működésének első szakasza a Higgs-bozon felfedezésével kiteljesítette a részecskefizika Standard Modelljét, és ezzel új fejezetet nyitott a kutatásokban. A mért Higgs-bozon tömeg jó egyezést mutat a korábbi precíziós mérésekből jósolt értékkel. A Standard Modell (SM) elméleti hiányosságai és számos kísérleti megfigyelés azonban továbbra is új fizikát követel, bármennyire is sikeres eddig a SM mint effektív elmélet a nagyenergiájú részecskegyorsítók adatainak leírására. Az LHC ütközési energiájának közel megduplázása új távlatokat ad és új felfedezések előtt nyithatja meg az utat.

Az előadásban áttekintem az ATLAS és CMS kísérletek legfontosabb eredményeit mind a precíziós mérésekben mind az egzotikus jelenségek keresésében, beleértve a 2015-ben újraindult gyorsító első publikációit a megemelt 13 TeV ütközési energián. Végül kitekintek a Standard Modellen túli elméletek vizsgálatának távlataira az LHC-n.

 


 

2015. december 3., csütörtök, 15:00-kor

Földi Péter (SZTE, Elméleti Fizika Tanszék)

„Spinfüggő interferenciajelenségek félvezető nanoeszközökben"

Kivonatos ismertetés:

Félvezető nanostruktúrákban külső elektromos mezővel (kapuelektródákkal) hangolható erősségű spin-pálya kölcsönhatás hozható létre. Speciális topológiájú eszközökben, gyűrűkben és hálózatokban a ballisztikusnak tekinthető elektronok spinfüggő interferenciája több érdekes effektust mutat. Az előadásban ilyen rendszerekre vonatkozó, egyrészecske közelítésen alapuló eredményekről lesz szó.

Megmutatjuk, hogy gyűrűkben spinállapotok unitér transzformációi érhetők el, továbbá a Stern -Gerlach berendezéshez hasonló spinszűrés valósítható meg. Gyűrűk rendszere többcélú spin manipulációs eszközként működhet, és a diszkrét idejű kvantumos bolyogás egy lehetséges realizációját is jelentheti. Nagyobb, kváziperiodikus struktúrák esetén pedig spinfüggő alsávszerkezet jön létre, ami a vezetőképesség jelentős modulációjához vezet.

Az alapvető jelenségek mellett vizsgáljuk a termikus zaj és a szennyező centrumok befolyását is a spinérzékeny interferenciára. Végül időfüggő jelenségekre is kitérünk, bekapcsolási effektusokat és periodikus külső tér esetét tekintjük. 


2015. december 10., csütörtök, 15:00-kor

Raju Venugopalan (Theory Group, Brookhaven National Laboratory)

"The glue that binds us all:
imaging matter below the Fermi scale with an Electron-Ion Collider"

Kivonatos ismertetés:

A future Electron-Ion Collider (EIC) will probe the structure of strongly interacting matter down to distance scales as small as 10-18 meters (thousandth of a Fermi), with luminosities a hundred to a thousand times brighter than a previous such collider. High resolution images of the momentum, spatial, spin and orbital distributions of gluons and sea quarks in light and heavy nuclei will become available, many of these as first measurements. We outline how these images will help resolve outstanding puzzles in our understanding of the many-body dynamics of quarks and gluons that fundamentally make up the structure of nearly all visible matter in the universe.